人机交互课件(清华大学出版)第1章_绪论
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人机交互界面设计与实现 ppt课件
“1个人银行服务，2公司银行服务，3 银证通功能，4个人外汇买卖服务，5基金 服务，0退出；”
ppt课件
22
UI设计
又按了1； “1存折户，2一卡通户，3个人信用卡
户，4新旧卡号查询 0 退出；” vivi按下了1旁边的2号键；
“请输入一卡通卡号，以#号结束；” “1080 80699”，vivi连忙输入了卡号， 按#号键； “请输入查询密码，以#号结束；”
什么是用户体验：
用户体验是一个测试产品满意度与使用度的词语。在大多 数情况下，产品软体测试或是商业行销测试时，会用到用 户体验这个词。有时在探讨设计价值时，也会用到此新设 计是否导出更差的用户体验，来评估其好坏。
除了用户能完成必须的任务之外，应该还提供积极的体验， 而应用设计和交互流程也应令用户感到愉悦。
用户身边充斥着专业术语
ppt课件
18
UI设计
万能软件
ppt课件
19
UI设计
不良的交互实例
取款机上查询工资余额，但是排队的人 太多了，不过还有电话银行嘛，一边拿出 手机，拨通了电话银行的号码：
ppt课件
20
UI设计
一个温柔礼貌的语音提示：“您好，欢 迎使用建设银行电话银行系统，1，自动语 音服务，2人工服务；”
– 经常出错或不好用的功能
– 不方便的操作
– 图标或界面问题
– 除了打电话和发短信外，最常用的功能
– 最想要的功能。
– 理想的操作方式
– 等等……
ppt课件
29
UI的分类
UI的分类
• 传统界面介绍 • 传统界面是指可视化的实物界面，比如电视机的按钮、电源排插的
插孔、键盘、汽车飞机的操控台、食堂的打卡机刷卡界面、相机的按 钮界面、门上的把手界面、仪器的拆装提醒界面、交通指示牌、手机 键盘界面等。 • 诸如此类的“硬件”界面就是我们所熟知的传统界面，他们的共同 特点是看得见摸得着，不同的是有些界面你可以直接对它进行操作， 通过正确的程序或者指令去完成操作过程，实现目的，比如插上插排 就可以通电，打开电视机就可以看电视。有些界面则不行，例如拆装 提醒界面、交通指示牌，这些是不能对它们进行直接操作的界面，它 们的主要功能是提醒使用者去执行某件事情，它是不具有可操作性。
ppt课件
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UI设计
又按了1； “1存折户，2一卡通户，3个人信用卡
户，4新旧卡号查询 0 退出；” vivi按下了1旁边的2号键；
“请输入一卡通卡号，以#号结束；” “1080 80699”，vivi连忙输入了卡号， 按#号键； “请输入查询密码，以#号结束；”
什么是用户体验：
用户体验是一个测试产品满意度与使用度的词语。在大多 数情况下，产品软体测试或是商业行销测试时，会用到用 户体验这个词。有时在探讨设计价值时，也会用到此新设 计是否导出更差的用户体验，来评估其好坏。
除了用户能完成必须的任务之外，应该还提供积极的体验， 而应用设计和交互流程也应令用户感到愉悦。
用户身边充斥着专业术语
ppt课件
18
UI设计
万能软件
ppt课件
19
UI设计
不良的交互实例
取款机上查询工资余额，但是排队的人 太多了，不过还有电话银行嘛，一边拿出 手机，拨通了电话银行的号码：
ppt课件
20
UI设计
一个温柔礼貌的语音提示：“您好，欢 迎使用建设银行电话银行系统，1，自动语 音服务，2人工服务；”
– 经常出错或不好用的功能
– 不方便的操作
– 图标或界面问题
– 除了打电话和发短信外，最常用的功能
– 最想要的功能。
– 理想的操作方式
– 等等……
ppt课件
29
UI的分类
UI的分类
• 传统界面介绍 • 传统界面是指可视化的实物界面，比如电视机的按钮、电源排插的
插孔、键盘、汽车飞机的操控台、食堂的打卡机刷卡界面、相机的按 钮界面、门上的把手界面、仪器的拆装提醒界面、交通指示牌、手机 键盘界面等。 • 诸如此类的“硬件”界面就是我们所熟知的传统界面，他们的共同 特点是看得见摸得着，不同的是有些界面你可以直接对它进行操作， 通过正确的程序或者指令去完成操作过程，实现目的，比如插上插排 就可以通电，打开电视机就可以看电视。有些界面则不行，例如拆装 提醒界面、交通指示牌，这些是不能对它们进行直接操作的界面，它 们的主要功能是提醒使用者去执行某件事情，它是不具有可操作性。
人机交互课程课件
无界面交互的未来展望
无界面交互技术将进一步发展， 实现人与机器之间的自然交互，
无需任何物理设备或屏幕。
通过手势、语音、生物特征等识 别技术，机器能够理解人的意图 并做出相应的反应，实现更加智
能和高效的人机交互。
无界面交互技术的发展将为未来 的智能生活带来更多的便利和创 新，例如智能家居、智能交通等
易用性
简化操作流程，降低使用难度，让用 户能够快速上手并高效地完成任务。
定制化
提供一定程度的定制化服务，满足不 同用户的个性化需求和偏好。
交互设计工具
线框图
原型设计
使用线框图来规划和展示产品的布局、界 面元素和交互流程。
创建产品原型，模拟真实产品的交互效果 ，以便在实际开发前进行测试和验证。
用户测试
04
THANKS
感谢观看
领域的应用。
05
人机交互课程实践
设计一个简单的网页交互
总结词：了解网页交互设计的基本原则和技巧 ，包括布局、导航、信息架构等。
01
确定网页的目标和受众，以便设计出符合 用户需求和习惯的界面。
03
02
详细描述
04
选择合适的布局和颜色方案，确保网页整 体风格统一、易于识别。
பைடு நூலகம்
设计清晰的导航结构，使用户能够快速找 到所需内容。
多模态交互时代
随着技术的不断进步，人机交互正朝着多模态交互的方向发展，即通 过多种方式与计算机进行交互，如手势、眼动、语音等。
02
人机交互基础知识
交互设计原则
用户为中心
设计始终以用户的需求和体验为出发点，确 保产品的易用性和满足用户期望。
可用性
确保产品功能和交互方式对用户来说是可用 的，避免出现误操作和信息混淆。
人机交互课件
医疗健康
人机交互在医疗健康领域也有 重要作用，如远程医疗、智能 医疗设备等。
教育培训
人机交互在教育培训领域的应 用也越来越广泛，如在线教育
平台、虚拟现实教育等。
02 人机交02
03
简洁明了
界面设计应简洁、清晰， 避免过多的视觉元素和干 扰信息。
一致性
界面风格、色彩、字体等 应保持一致，以增强用户 对界面的认知和理解。
人机交互课件
目录
CONTENTS
• 人机交互概述 • 人机交互基础知识 • 人机交互技术实现 • 人机交互应用案例分析 • 人机交互未来发展趋势预测
01 人机交互概述
人机交互定义
定义
人机交互（Human-Computer Interaction，简称HCI）是一门研究 人与计算机之间交互方式的科学。
案例二：海尔U+智慧家庭
海尔U+智慧家庭还具有场景定制功能，可以根据用户 的习惯和需求定制不同的场景模式。
自动驾驶汽车案例
案例一：特斯拉自动驾驶汽车
特斯拉自动驾驶汽车是一款具有高度自主驾驶能力的汽车 ，它可以通过传感器和计算机视觉技术实现自动驾驶。
特斯拉自动驾驶汽车还具有语音控制功能，用户可以通过 语音控制汽车的各项功能。
详细描述
随着人工智能技术的不断发展，不同技术之间的融合越来越普遍，例如自然语言处理与机器学习的融合，计算机 视觉与深度学习的融合等。这种融合不仅可以提高单一技术的性能，还可以开发出更加复杂、高效的应用，如智 能客服、智能家居等。
虚拟现实技术普及应用
总结词
虚拟现实技术普及应用是指虚拟现实技术在各个领域得到广泛应用，成为人们日 常生活和工作的一部分。
语义理解
人机交互01
人机交互的历 史
• 吉尔伯瑞斯 时间和动作研究（砌砖作业试验） 手术研究 • 莫斯特伯格 用实验方法进行人员挑选和培训
这段时期研究特点：主要研究
人，通过改变人的活动来提高 人机系统的效率。
人机工程学的诞生：1945-1960年间
•
•
人机交互的历 史
•
第二次世界大战，统计发现飞机被击落的数 量不如因人的操作而发生事故那么多。 这表明无论人的能力提高得多高，行为改善 得如何，都不可能完全跟上机器。 ——研究转向如何使机器适应人。
人机交互的历 史
军事领域的继续发展和太空竞赛的促进 从军事领域转向民用领域 特殊人群 受到控制论、信息论和系统论的影响
• 1980年以后向人机交互发展 • 计算机的飞跃发展又引起了人机交互、人机界面、 可用性研究、认知科学等新的研究领域。 • 采用“man-machine interaction”(个人同机 器交互），后来又改为“human-computer interaction”(人类同计算机交互） • 更加关注人的价值。
人机关系和人机矛盾的演变和发展 大体可以分为三个历史时期： • 第一时期是漫长的石器时代、青铜时 代和农耕时代。 • 这一时期，人们使用的工具均属手工 工具，人的劳动属手工劳动。因此， 人机关系是一种所谓的“柔性”关系， 即工具对于使用者而言是一种“器 物”，工具对于人没有很大的“约束 力”，工具是个体意义的工具或者说 “我的工具”。因此，在人机关系中 人占主导地位。
人机交互的历史
早期历史：文明史
•
人机交互还没有成为一门学科，但在人类 文明进程中，体现出重视人的思想。
古埃及方凳
古埃及化妆盒
人机交互的 历史
人机交互原理教程
人机交互原理教程第一章人机交互简介人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是研究人与计算机之间交互过程的学科。
它主要关注设计和实现用户友好的计算机系统，以改善用户体验和效率。
本章将介绍人机交互的定义、发展历程和重要性。
1.1 人机交互定义人机交互是研究和设计计算机系统与用户之间交流和互动的学科。
它结合了人类行为学、认知心理学、计算机科学等多个学科的知识，旨在开发出易于使用、高效率、满足用户需求的计算机系统。
1.2 人机交互的发展历程人机交互的研究可以追溯到20世纪60年代。
在那个时候，计算机系统的使用变得更加普及，人们开始关注如何改善用户与计算机之间的交互体验。
随后，人机交互的研究逐渐发展成为独立的学科领域，并吸引了众多科学家和工程师的关注。
1.3 人机交互的重要性人机交互的研究对于改善用户体验、提高工作效率、降低用户出错率等方面具有重要作用。
一个用户友好的计算机系统可以提升用户满意度，增加系统的可用性，并为用户提供更好的工作体验。
第二章人机交互基础理论了解人机交互的基础理论对于设计和实现优秀的交互系统至关重要。
本章将介绍几个重要的基础理论，包括认知负荷理论、用户模型和用户体验设计原则等。
2.1 认知负荷理论认知负荷理论是指人脑处理信息的能力和限制的理论。
它将认知负荷分为三个层次：认知负荷、长期记忆负荷和认知简易度。
在设计界面时，需要根据用户的认知负荷水平进行合理分配，以提高用户的任务效率和满意度。
2.2 用户模型用户模型是对用户特征、需求和行为的描述。
了解用户模型可以帮助设计师更好地理解用户需求，并进行相应的界面设计和功能定制。
2.3 用户体验设计原则用户体验设计原则包括用户中心设计、一致性、可用性等多个方面。
这些原则指导了设计师在设计界面时的思考方式，以及如何使用户在使用过程中获得更好的体验。
第三章人机交互技术与应用人机交互的技术和应用广泛，涉及到许多领域。
本章将介绍几种常见的人机交互技术，包括触摸屏技术、语音识别技术和虚拟现实技术等。
第一章交互设计概述PPT课件
设计师不仅需要设计人与物之间的交互，也要学习设 计人与人交流的新方式。
例：社交网站
（5）控制物理世界 通过各种传感器和制动器，设计师可以把物理世界中
所有的东西植入计算机，使之有感知和有反馈，即 能完成如开关灯般简单的工作，也能够完成如控制 机器人这样复杂的工作。 人类与之互动的方式更对地基于自然的行为，比如拍 手和抚摸。
花瓶口径很小，应该只能插一朵，两面是 个小黑板，你可以用粉笔在上面画画，还 可以写下小诗，随时都可以对ta表达心声 。
交互设计概述
设计师Brandon Perhacs设 计，它可以高自由度地让 我们调整每一束花的姿态 和位置：由透明玻管、金 属球、强磁铁和铝制基板4 个部分组成，其中，磁铁 被安置在了基板中，而金 属球则被放到了玻璃管的 底部，将玻璃管放到基板 的相应位置（4个半球状的 凹洞），在磁力的作用下 ，玻璃管们可以竖直，也 可以斜放，但就是屹立不 倒。
在花瓶的背面就可以看到局域网，电话线，DSL等接口。
交互设计概述
顶部没有开口，只是侧面有 个洞，是花为花瓶而不是花 瓶为花。
交互设计概述
设计师Roger Arquer设计 ，相当于是在普通花瓶的 腰线上增加了一个漏斗状 结构，于是，无论是加水 还是倒水，我们都可以完 全不用改变花的状态，而 让水从这个漏斗中进出
反应式交互就是研究用户会对系统做什么和系统会做出什么 反应。这就是交互的开始。
无论用户做了什么，系统必须对此产生回应。哪怕是一句“ 无法理解”或告知数据错误。
可以把它想象成这是两个人的互动，例如主人对仆人发号施 令。
交互设计概述
4、更复杂的交互模式是系统不停地执行任务，同时用户输入命 令调整任务。
交互设计概述
3、交互设计的常见话题 （6）非线性叙事
例：社交网站
（5）控制物理世界 通过各种传感器和制动器，设计师可以把物理世界中
所有的东西植入计算机，使之有感知和有反馈，即 能完成如开关灯般简单的工作，也能够完成如控制 机器人这样复杂的工作。 人类与之互动的方式更对地基于自然的行为，比如拍 手和抚摸。
花瓶口径很小，应该只能插一朵，两面是 个小黑板，你可以用粉笔在上面画画，还 可以写下小诗，随时都可以对ta表达心声 。
交互设计概述
设计师Brandon Perhacs设 计，它可以高自由度地让 我们调整每一束花的姿态 和位置：由透明玻管、金 属球、强磁铁和铝制基板4 个部分组成，其中，磁铁 被安置在了基板中，而金 属球则被放到了玻璃管的 底部，将玻璃管放到基板 的相应位置（4个半球状的 凹洞），在磁力的作用下 ，玻璃管们可以竖直，也 可以斜放，但就是屹立不 倒。
在花瓶的背面就可以看到局域网，电话线，DSL等接口。
交互设计概述
顶部没有开口，只是侧面有 个洞，是花为花瓶而不是花 瓶为花。
交互设计概述
设计师Roger Arquer设计 ，相当于是在普通花瓶的 腰线上增加了一个漏斗状 结构，于是，无论是加水 还是倒水，我们都可以完 全不用改变花的状态，而 让水从这个漏斗中进出
反应式交互就是研究用户会对系统做什么和系统会做出什么 反应。这就是交互的开始。
无论用户做了什么，系统必须对此产生回应。哪怕是一句“ 无法理解”或告知数据错误。
可以把它想象成这是两个人的互动，例如主人对仆人发号施 令。
交互设计概述
4、更复杂的交互模式是系统不停地执行任务，同时用户输入命 令调整任务。
交互设计概述
3、交互设计的常见话题 （6）非线性叙事
第一章-人机交互及其重要性要点PPT课件
互显示终端后，广泛采用了“命令行”作业语言，极大地方
便了程序员。这一阶段的人机界面特点是计算机的主要使用 者---程序员可采用正文和命令的方式和计算机打交道，虽然 要记忆许多命令和熟练地敲键盘，但已经可用较多的手段来 调试程序，并且了解计算机执行的情况。
2021
22
图形用户界面阶段
1963年美国麻省理工学院I.Sutherland的Sketchpad系 统开创了交互计算机图形学的新阶段。70年代Xerox 公司在Alto计算机上首先开发了Smalltalk-80（开 始为-76）的多窗口程序设计环境，它采用高分辨率 的图形显示器和新型的鼠标输入设备，应用了重叠 型窗口、弹出型菜单、图符和剪贴等功能。80年代 乃至90年代，苹果公司的MacIntosh计算机、微软公 司的MS-Windows系统和麻省理工学院X-Window系统， 正是这类人机界面广泛应用的代表。从此人机界面 进入了图形用户界面的新阶段，即所谓的 WIMP(Window,Icon,Menu,Pointing Devices)。
❖ 人机交互的发展经历了几个阶段：
1. 早期的手工作业阶段
2. 作业控制语言及交互命令语言阶段
3. 图形用户界面（GUI）阶段
4. 网络用户界面的出现
5. 多通道、多媒体的智2能021人机交互阶段
20
计算机发展的早期
世界上第一台数字计算机ENIAC在1943-1946年由美国 宾州大学摩尔学院开发，1946年用于计算弹道方程 的积分。当时计算机的程序采用联线的方法在小接 线板上相互连接，后来用穿孔卡片和穿孔纸带，由 专门的阅读器输入程序和数据。对计算机的操作和 调试，是通过计算机控制面板上的开关、按键和指 示灯来进行。当时人机界面的主要特点是由设计者 本人（或本部门同事）来使用计算机，他们采用手 工操作和依赖机器（二进制机器代码）的方法去适 应现在看来是十分笨拙的计算机。
便了程序员。这一阶段的人机界面特点是计算机的主要使用 者---程序员可采用正文和命令的方式和计算机打交道，虽然 要记忆许多命令和熟练地敲键盘，但已经可用较多的手段来 调试程序，并且了解计算机执行的情况。
2021
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图形用户界面阶段
1963年美国麻省理工学院I.Sutherland的Sketchpad系 统开创了交互计算机图形学的新阶段。70年代Xerox 公司在Alto计算机上首先开发了Smalltalk-80（开 始为-76）的多窗口程序设计环境，它采用高分辨率 的图形显示器和新型的鼠标输入设备，应用了重叠 型窗口、弹出型菜单、图符和剪贴等功能。80年代 乃至90年代，苹果公司的MacIntosh计算机、微软公 司的MS-Windows系统和麻省理工学院X-Window系统， 正是这类人机界面广泛应用的代表。从此人机界面 进入了图形用户界面的新阶段，即所谓的 WIMP(Window,Icon,Menu,Pointing Devices)。
❖ 人机交互的发展经历了几个阶段：
1. 早期的手工作业阶段
2. 作业控制语言及交互命令语言阶段
3. 图形用户界面（GUI）阶段
4. 网络用户界面的出现
5. 多通道、多媒体的智2能021人机交互阶段
20
计算机发展的早期
世界上第一台数字计算机ENIAC在1943-1946年由美国 宾州大学摩尔学院开发，1946年用于计算弹道方程 的积分。当时计算机的程序采用联线的方法在小接 线板上相互连接，后来用穿孔卡片和穿孔纸带，由 专门的阅读器输入程序和数据。对计算机的操作和 调试，是通过计算机控制面板上的开关、按键和指 示灯来进行。当时人机界面的主要特点是由设计者 本人（或本部门同事）来使用计算机，他们采用手 工操作和依赖机器（二进制机器代码）的方法去适 应现在看来是十分笨拙的计算机。
人机交互：第1章 课程介绍与绪论
1.4人机交互的发展趋势
标准化：
• 目前，在人机交互领域，ISO已正式发布了许多的国 际标准，以指导产品设计、测试和可用性评估等。
• 2002年2月，W3C（World Wide Web Consortium）国际 组织成立了“多通道交互”工作小组（Multimodal Interaction Working Group），开发W3C新的一类支持 移动设备MM参与制定相关协议标准。该小组 成员覆盖了几乎所有计算机软硬件、移动通信、家电 的大型厂商
1.5 人机交互的范畴: 认知心理学
认知心理学（Cognitive Psychology）是20世纪50年代中期 在西方兴起的一种心理学思潮，在20世纪70年代成为西 方心理学的一个主要研究方向。它研究人的高级心理过 程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、思 维和语言等。
HCI(Human-Computer Interaction) CHI(Computer-Human Interaction) MMS(Man-Machine Studies) HMI(Human-Machine Interface)
1.1 人机交互的概念
人机交互 VS 人机界面 人机交互是指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计算机之间各
狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与 计算机之间的信息交换，它主要包括人到 计算机和计算机到人的信息交换两部分。
1.1 人机交互的概念
人→机:人借助键盘、鼠标、 操纵杆、数据服装、眼动 跟踪器、位置跟踪器、数 据手套、压力笔等设备， 用手、脚、声音、姿势或 身体的动作、眼睛甚至脑 电波等向计算机传递信息；
种符号和动作的双向信息交换。这里的“交互”定义为一种通信，即 信息交换，而且是一种双向的信息交换，可由人向计算机输入信息， 也可由计算机向使用者反馈信息。这种信息交换的形式可以采用各种 方式出现，如键盘上的击键、鼠标的移动、显示屏幕上的符号或图形 等，也可以用声音、姿势或身体的动作等。
人机交互课件(清华大学出版)第1章-绪论PPT课件
人机界面（Human-Machine Interface，HMI）作为计算机系统 的重要组成部分，主要是指人类与计算机系统之间的通信方式，它 是人机双向信息交换的支持软件和硬件。
交互设计（Interaction Design）指的是“设计支持人们日常 工作与生活的交互产品”，具体的讲就是关于创建新的用户体验的 问题，其目的是增强和扩充人们工作、通讯及交互的方式。
虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并 不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、绘制等技术，也是虚拟现 实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的 契机和媒介，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移 动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。
精选ppt课件
3
人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、 评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要 现象进行研究的科学（ACM SIGCHI，1992，第6页）。
狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信 息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
19
6. Web设计（Web-Interaction） 重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本
思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用 性分析与评估方法等内容。
7. 移动界面设计（Mobile and Ubicomp） 移 动 计 算 （ Mobile Computing ） 、 普 适 计 算 （ Ubiquitous
精选ppt课件
20
8. 群件（Groupware） 群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉 及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化 与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相 关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享 信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现 方法等内容。
交互设计（Interaction Design）指的是“设计支持人们日常 工作与生活的交互产品”，具体的讲就是关于创建新的用户体验的 问题，其目的是增强和扩充人们工作、通讯及交互的方式。
虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并 不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、绘制等技术，也是虚拟现 实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的 契机和媒介，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移 动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。
精选ppt课件
3
人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、 评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要 现象进行研究的科学（ACM SIGCHI，1992，第6页）。
狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信 息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。
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6. Web设计（Web-Interaction） 重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本
思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用 性分析与评估方法等内容。
7. 移动界面设计（Mobile and Ubicomp） 移 动 计 算 （ Mobile Computing ） 、 普 适 计 算 （ Ubiquitous
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8. 群件（Groupware） 群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉 及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化 与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相 关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享 信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现 方法等内容。
人机交互技术课件(完整版)
人机交互技术课件第一部分：引言人机交互技术，顾名思义，就是指人与计算机之间的交互方式。
这种交互方式包括我们日常生活中使用的计算机、手机、平板电脑等各种设备。
随着科技的发展，人机交互技术也在不断地进步，使得我们与计算机之间的交互变得更加自然、便捷。
人机交互技术的发展历程人机交互技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代。
当时，计算机主要用于科学计算，用户通过键盘输入数据和命令，计算机输出结果。
这种交互方式被称为命令行界面（CLI）。
随着计算机技术的不断发展，图形用户界面（GUI）逐渐取代了CLI，使得用户可以通过鼠标和键盘与计算机进行交互。
随后，触摸屏、语音识别、手势识别等技术不断涌现，使得人机交互变得更加多样化和自然。
人机交互技术的应用领域人机交互技术已经广泛应用于各个领域，如智能家居、虚拟现实、智能交通、医疗健康等。
在智能家居领域，用户可以通过语音控制家中的电器设备，如灯光、空调、电视等。
在虚拟现实领域，用户可以通过头戴设备与虚拟世界进行交互，体验更加真实的虚拟现实体验。
在智能交通领域，人机交互技术可以用于自动驾驶汽车的导航和驾驶控制。
在医疗健康领域，人机交互技术可以用于医疗设备的操作和监控。
人机交互技术的未来展望人机交互技术是计算机科学中一个重要的研究领域，它的发展和应用已经深刻地改变了我们的生活方式。
随着科技的不断进步，人机交互技术将继续发展，为我们的生活带来更多的便利和乐趣。
人机交互技术的发展趋势1. 自然语言处理：自然语言处理（NLP）技术的发展将使得计算机能够更好地理解和处理人类语言。
这将使得用户与计算机之间的交互更加自然和流畅，用户可以通过语音与计算机进行交流，无需使用键盘和鼠标。
2. 机器学习：机器学习技术的发展将使得计算机能够更好地学习和适应用户的需求。
通过分析用户的行为和偏好，计算机可以提供更加个性化的服务和推荐。
3. 增强现实和虚拟现实：增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术的发展将使得用户能够与虚拟世界进行更加沉浸式的交互。
人机交互技术第1章PPT课件
人机交互技术第1章
人机交互的概念 人机交互的研究内容 人机交互的发展历史 人机交互的应用
◦ 人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关
于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且 围绕这些方面的主要现象进行研究的科学。
1.2 人机交互研究内容
◦ 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）
一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机 交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究 人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究 内容之一。
◦ 可用性分析与评估（Usability and Evaluation）
1.4 HCI的应用
教育科研
◦ 科视设计并安装的全沉浸式Christie TotalVIEW™ CAVE（图1-7），用于 在威斯康星州Pier的密尔沃基举办的 著名的Discovery World展览。这套 被Discovery World称为“人机交互式 虚拟教育”（HIVE）系统运用了3D投 影显示技术——Mirage系列投影机， 实现了的沉浸式3D环境，使参观者能 够获得关于生活环境的“近似真实”体验。
1.4 HCI的应用
军事
◦ 军事战略战术演练和培训领域是刺激交互技术发展的源动 力，从早期的飞机驾驶员培训到今天的军事战略和战术演 习仿真等。使用计算机仿真技术不仅降低成本而且可方便 地改变环境和条件，适用于特殊，危险等环境。
◦ 群件（Groupware）
群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要 涉及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过 程自动化与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与 人机交互技术相关的研究主要包括：群件系统的体系结构、 计算机支持交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、 应用程序共享以及同步实现方法等内容。
人机交互的概念 人机交互的研究内容 人机交互的发展历史 人机交互的应用
◦ 人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关
于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且 围绕这些方面的主要现象进行研究的科学。
1.2 人机交互研究内容
◦ 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）
一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机 交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究 人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究 内容之一。
◦ 可用性分析与评估（Usability and Evaluation）
1.4 HCI的应用
教育科研
◦ 科视设计并安装的全沉浸式Christie TotalVIEW™ CAVE（图1-7），用于 在威斯康星州Pier的密尔沃基举办的 著名的Discovery World展览。这套 被Discovery World称为“人机交互式 虚拟教育”（HIVE）系统运用了3D投 影显示技术——Mirage系列投影机， 实现了的沉浸式3D环境，使参观者能 够获得关于生活环境的“近似真实”体验。
1.4 HCI的应用
军事
◦ 军事战略战术演练和培训领域是刺激交互技术发展的源动 力，从早期的飞机驾驶员培训到今天的军事战略和战术演 习仿真等。使用计算机仿真技术不仅降低成本而且可方便 地改变环境和条件，适用于特殊，危险等环境。
◦ 群件（Groupware）
群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要 涉及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过 程自动化与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与 人机交互技术相关的研究主要包括：群件系统的体系结构、 计算机支持交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、 应用程序共享以及同步实现方法等内容。
人机交互课程PPT
人机交互课程课件
汇报人： 2023-12-03
contents
目录
• 人机交互概述 • 人机交互基础知识 • 人机交互技术 • 人机交互应用场景 • 人机交互设计原则与案例 • 人机交互未来趋势与挑战
01
CATALOGUE
人机交互概述
定义与概念
定义
人机交互是指人与计算机之间进 行交互和信息交换的过程。
人机交互应用场景
智能家居
智能家居控制系统
通过人机交互技术，实现 对家居设备的智能化控制 ，如灯光、空调、电视等 。
语音识别与交互
利用语音识别技术，实现 与家居设备的语音交互， 方便用户操作。
智能安防与监控
通过人机交互技术，实现 家庭安全监控、智能门锁 等功能，提高家庭安全防 范能力。
虚拟现实
人机界面设计
利用人机交互技术，实现智能辅助诊断与治疗系统的人机交互，提高诊断和治疗水平。
康复训练与评估
通过人机交互技术，实现康复训练和评估系统的控制和交互，帮助患者进行有效的康复训 练。
05
CATALOGUE
人机交互设计原则与案例
设计原则
一致性
遵循一致的设计语言和规范， 使用户在跨平台、跨设备上都 能轻松地理解和使用产品。
人机交互未来趋势与挑战
技术创新与发展趋势
01
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术的发展将推动人机交互方式的创新，例如语音
识别、自然语言处理、计算机视觉等技术将更好地服务于人机交互。
02
5G与物联网
5G和物联网技术的发展将为人机交互带来更多可能性，例如通过智能
设备实现更高效、更自然的交互。
03
虚拟现实与增强现实
汇报人： 2023-12-03
contents
目录
• 人机交互概述 • 人机交互基础知识 • 人机交互技术 • 人机交互应用场景 • 人机交互设计原则与案例 • 人机交互未来趋势与挑战
01
CATALOGUE
人机交互概述
定义与概念
定义
人机交互是指人与计算机之间进 行交互和信息交换的过程。
人机交互应用场景
智能家居
智能家居控制系统
通过人机交互技术，实现 对家居设备的智能化控制 ，如灯光、空调、电视等 。
语音识别与交互
利用语音识别技术，实现 与家居设备的语音交互， 方便用户操作。
智能安防与监控
通过人机交互技术，实现 家庭安全监控、智能门锁 等功能，提高家庭安全防 范能力。
虚拟现实
人机界面设计
利用人机交互技术，实现智能辅助诊断与治疗系统的人机交互，提高诊断和治疗水平。
康复训练与评估
通过人机交互技术，实现康复训练和评估系统的控制和交互，帮助患者进行有效的康复训 练。
05
CATALOGUE
人机交互设计原则与案例
设计原则
一致性
遵循一致的设计语言和规范， 使用户在跨平台、跨设备上都 能轻松地理解和使用产品。
人机交互未来趋势与挑战
技术创新与发展趋势
01
人工智能与机器学习
人工智能和机器学习技术的发展将推动人机交互方式的创新，例如语音
识别、自然语言处理、计算机视觉等技术将更好地服务于人机交互。
02
5G与物联网
5G和物联网技术的发展将为人机交互带来更多可能性，例如通过智能
设备实现更高效、更自然的交互。
03
虚拟现实与增强现实
人机交互与人机界面课件
人机交互与人机界面课件
➢在图形模式下
➢将一个图形由一个位置移动到另一个位置,在移动 的轨迹上按特定的象素操作模式(如异或方式)进行图
形的重新绘制.这样,拖动的图形不会破坏它扫过轨迹
➢ 如指定一个圆的圆心等。
➢ 输入方式包括直接或间接在屏幕上输入, 设置数值坐标等。
人机交互与人机界面课件
间接输入设备: 1)最普通的定位设备:鼠标及屏幕上的光标。 2)操纵杆、数字化仪及按键盘上的方向键也可 以控制光标的移动。
直接输入设备
光笔、触摸屏
人机交互与人机界面课件
2. 笔画设备（Stroke）
人机交互与人机界面课件
5．拾取设备（Pick）
• 拾取设备在处理的模型中选取一个对象，从而为应 用型操作确定目标。
• 输入方式: ➢直接在屏幕上选取 ➢时间扫描 ➢字符串选取。
• 物理设备包括各种定位设备、编程功能键、字符串 输入设备等。
人机交互与人机界面课件
6．字符串设备（String)
• 字符串设备向应用程序输入字符串.
人机交互与人机界面课件
3. 引力场
• 可以看做是一种定位约束，用光标进行选图操作时，为 了使光标可以较容易地定位选择区域中的图形，可以将 图形的选择区域适当变大，这就是引力场方法。
• 例如，在每条线段的周围假想有一个区域，光标中心落 在这个区域内时，就自动地被直线上离光标最近的一点 所代替，如同一个质点进入直线周围的引力场后，被吸 引到这条直线上去一样。
4. 选择
• 选择是在某选择集中选出一个元素，它可 以用于指定命令，确定操作对象或选定属 性等。
• 选择功能可用功能键.
• 可用鼠标移动光标到要选图
元附近的位置，按下鼠标的
人机交互ch02人机交互模型PPT课件
• 好处是支持快速、有效的交互。因此，特别适合 于重复性的活动，用于操作多个对象。例如，重 复性的存储、删除、组织文件或邮件。
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
28
• 对话类型的概念模型是基于“人与系统对话”这 一模式设计的
• 它与“指示”类型的模型不同。“对话”是一个 双向的通信过程，其系统更像是一个交互伙伴， 而不仅仅是执行命令的机器。
目 标 (G oal)
期望 (E x p e c ta tio n )
评 估 (E valuation)
解 释 (Interpretation)
理 解 (Perception)
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
4
2.1 人机交互框架模型
• Abowd和Beale在1991年修正了Norman模型 • 这个模型为了同时反映交互系统中用户和系
• 控制：负责对话控制并维护表示和提取的一致 性。
不同PAC Agent的“陈述、提取和控制器”不同， 最底层的PAC实现与终端用户的交互，顶层的 PAC用于实现交互系统中与应用有关的功能。
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
23
PAC模型与MVC模型之间有四个重要的区别：
1. PAC模型Agent将应用功能与陈述、输入 和输出行为都封装在一个对象中。
• 人机交互模型是开发一个实用人机交互系 统的基础
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
2
Norman的执行-评估循环模型
• 一个较早提出一个有一定影响的模型
• 在这个模型中，Norman将人机交互过程分 为执行和评估两个阶段，通常由以下七个 步骤构成
– 建立目标 ,形成意图 ,动作描述 ,执行动作 ,理解 系统状态 ,解释系统状态 ,根据目标和意图评估 系统状态
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Ch02-人机交互模型
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• 对话类型的概念模型是基于“人与系统对话”这 一模式设计的
• 它与“指示”类型的模型不同。“对话”是一个 双向的通信过程，其系统更像是一个交互伙伴， 而不仅仅是执行命令的机器。
目 标 (G oal)
期望 (E x p e c ta tio n )
评 估 (E valuation)
解 释 (Interpretation)
理 解 (Perception)
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Ch02-人机交互模型
4
2.1 人机交互框架模型
• Abowd和Beale在1991年修正了Norman模型 • 这个模型为了同时反映交互系统中用户和系
• 控制：负责对话控制并维护表示和提取的一致 性。
不同PAC Agent的“陈述、提取和控制器”不同， 最底层的PAC实现与终端用户的交互，顶层的 PAC用于实现交互系统中与应用有关的功能。
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Ch02-人机交互模型
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PAC模型与MVC模型之间有四个重要的区别：
1. PAC模型Agent将应用功能与陈述、输入 和输出行为都封装在一个对象中。
• 人机交互模型是开发一个实用人机交互系 统的基础
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
2
Norman的执行-评估循环模型
• 一个较早提出一个有一定影响的模型
• 在这个模型中，Norman将人机交互过程分 为执行和评估两个阶段，通常由以下七个 步骤构成
– 建立目标 ,形成意图 ,动作描述 ,执行动作 ,理解 系统状态 ,解释系统状态 ,根据目标和意图评估 系统状态
《人机交互设备》课件
《人机交互设备》PPT课 件
本PPT课件旨在介绍人机交互领域的重要性和基本原理，以及交互设计的原 则和用户体验对用户界面设计的影响。
课程介绍
学习目标
掌握人机交互设备的基本概念 和重要性。
教学方法
通过幻灯片、案例分析和实践 展示来辅助教学。
适用对象
计算机相关专业的学生和对人 机交互感兴趣的人。
人机交互概述
虚拟现实
通过虚拟现实设备，将用户沉 浸到虚拟环境中，实现更直观 的交互体验。
触摸屏技术
语音助手
触摸屏设备使用户能够直接使 用手指或触控笔进行交互操作。
语音助手能够通过语音识别和 语音合成技术与用户进行自然 语言交互。
多媒体技术在人机交互中的应用
图像处理 音频处理 虚拟现实
利用计算机算法处理图像和视频，以改善用户 界面的视觉效果。
3 反馈机制
给予用户及时的反馈， 让用户知道他们的操作 是否成功。
用户体验与用户界面设计
1
用户研究
通过调查和观察用户的需求和行为，
信息架构
2
以改进用户体验。
设计有效的信息分类和组织结构，以
帮助用户快速找到所需信息。
3
界面原型
通过创建界面原型，直观地展示设计 想法，从而评估和改进用户界面。
交互技术与设备
定义
人机交互是指人与计算机 之间的信息交流和共享过 程。
背景
随着计算机技术的发展， 人机交互逐渐成为计算机 领域的重要研究方向。
关键概念
界面设计、交互原则、用 户体验等是人机交互的关 键概念。
交互设计原则
1 可用性
设计界面要简单、直观 易用，以满足用户的操 作需求。
2 一致性
设计元素和互方式要 保持一致，以提供连贯 的用户体验。
本PPT课件旨在介绍人机交互领域的重要性和基本原理，以及交互设计的原 则和用户体验对用户界面设计的影响。
课程介绍
学习目标
掌握人机交互设备的基本概念 和重要性。
教学方法
通过幻灯片、案例分析和实践 展示来辅助教学。
适用对象
计算机相关专业的学生和对人 机交互感兴趣的人。
人机交互概述
虚拟现实
通过虚拟现实设备，将用户沉 浸到虚拟环境中，实现更直观 的交互体验。
触摸屏技术
语音助手
触摸屏设备使用户能够直接使 用手指或触控笔进行交互操作。
语音助手能够通过语音识别和 语音合成技术与用户进行自然 语言交互。
多媒体技术在人机交互中的应用
图像处理 音频处理 虚拟现实
利用计算机算法处理图像和视频，以改善用户 界面的视觉效果。
3 反馈机制
给予用户及时的反馈， 让用户知道他们的操作 是否成功。
用户体验与用户界面设计
1
用户研究
通过调查和观察用户的需求和行为，
信息架构
2
以改进用户体验。
设计有效的信息分类和组织结构，以
帮助用户快速找到所需信息。
3
界面原型
通过创建界面原型，直观地展示设计 想法，从而评估和改进用户界面。
交互技术与设备
定义
人机交互是指人与计算机 之间的信息交流和共享过 程。
背景
随着计算机技术的发展， 人机交互逐渐成为计算机 领域的重要研究方向。
关键概念
界面设计、交互原则、用 户体验等是人机交互的关 键概念。
交互设计原则
1 可用性
设计界面要简单、直观 易用，以满足用户的操 作需求。
2 一致性
设计元素和互方式要 保持一致，以提供连贯 的用户体验。
人机交互技术教学课件-第1章 人机交互与用户体验
❖ 人机界面介于用户和计算机之间，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介，是用 户使用计算机的综合操作环境。人机界面是计算机科学与心理学、图形艺术、认知 科学和人机工程学的交叉研究领域，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是 计算机向用户提供的综合操作环境。近年来，随着软件工程学的迅速发展、新一代 计算机技术研究的推动以及网络技术的突飞猛进，人机界面设计和开发已成为计算 机界最为活跃的研究方向之一。
1.2.2 软件人机界面的发展
第1章 人机交互与用户体验
❖ 人机界面（Human-Machine Interface）是人与机器进行交互的操作方式，即用 户与机器互相传递信息的媒介。计算机系统中的人机界面（Human-Computer Interface）又称人机接口、用户界面（User Interface，UI），是计算机科学中 最年轻的分支之一。作为一个独立和重要的研究领域，人机交互技术正在日益受到 人们的关注。
1.1.4 用户体验
❖ 第三，情境性。对于特定的数码产品或者服务的体验并不仅仅取决于产品或者服务 的特征，也取决于产生人机交互时的环境或者情境。由于用户环境和情境易变，因 此用户体验也会频繁发生变化。这也意味着和人机交互与用户界面相比，建立用户 体验的时间更长。
❖ 人机交互是为了向用户提供满足主观性与总体性的最佳体验，研究具体的用户界面 与交互方法及程序的领域。因此用户体验作为人机交互的目标，用户界面是具体的 手段，交互是连接这两方面的纽带。值得注意的是界面与交互，以及用户体验不是 分离的概念。界面的要素能够表现出交互的各阶段，执行一系列的界面操作可形成 用户体验。总之，界面是基础，其次提供交互，然后最终形成体验。由此，人机交 互可视为以界面为基础，通过交互来向用户提供有价值的体验的领域。
1.2.2 软件人机界面的发展
第1章 人机交互与用户体验
❖ 人机界面（Human-Machine Interface）是人与机器进行交互的操作方式，即用 户与机器互相传递信息的媒介。计算机系统中的人机界面（Human-Computer Interface）又称人机接口、用户界面（User Interface，UI），是计算机科学中 最年轻的分支之一。作为一个独立和重要的研究领域，人机交互技术正在日益受到 人们的关注。
1.1.4 用户体验
❖ 第三，情境性。对于特定的数码产品或者服务的体验并不仅仅取决于产品或者服务 的特征，也取决于产生人机交互时的环境或者情境。由于用户环境和情境易变，因 此用户体验也会频繁发生变化。这也意味着和人机交互与用户界面相比，建立用户 体验的时间更长。
❖ 人机交互是为了向用户提供满足主观性与总体性的最佳体验，研究具体的用户界面 与交互方法及程序的领域。因此用户体验作为人机交互的目标，用户界面是具体的 手段，交互是连接这两方面的纽带。值得注意的是界面与交互，以及用户体验不是 分离的概念。界面的要素能够表现出交互的各阶段，执行一系列的界面操作可形成 用户体验。总之，界面是基础，其次提供交互，然后最终形成体验。由此，人机交 互可视为以界面为基础，通过交互来向用户提供有价值的体验的领域。
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硬件人机工程学，主要集中在对人体能力、人体限制及其他与设计 相关的人体特性信息的应用，以满足设计、分析、测试与评价、标 准 化 ， 以 及 系 统 控 制 的 要 求 。 软 件 人 机 工 程 学 （ Software Ergonomics）研究软件和软件界面，侧重于运用和扩充软件工程的
理论和原理，对软件人机界面进行分析、描述、设计和评估等。
多通道和多媒体都蕴含了多种通信通道的使用，区别在于系统
内部信息所处的抽象层次的不同。多通道系统力求对语义的理解。
人机交互技术编写组 12
它对用户的原始输入在较高的层次上进行解释、分析和综合， 提取语义内容，达到对用户的某种理解。然后，从较高的表现层次 上传达给用户最恰当的反馈，它侧重于信息的理解和解释。而多媒
Computing ）等对人机交互技术提出了更高的要求，面向移动应用
的界面设计问题已成为人机交互技术研究的一个重要应用领域。针 对移动设备的便携性、位置不固定性和计算能力有限性以及无线网 络的低带宽高延迟等诸多的限制，研究移动界面的设计方法，移动 界面可用性与评估原则，移动界面导航技术，以及移动界面的实现 技术和开发工具，是当前的人机交互技术的研究热点之一。
更大的吸引力，有利于人对信息的主动探索而不是被动接受。
人机交互技术编写组 11
另外，由于多媒体所带来的信息冗余性，重复使用别的媒体或
并行使用多种媒体可消除人机通信过程中的多义性及噪声。多媒体
技术丰富了信息的表现形式，不过目前多媒体技术的研究基本上限 于信息的存储和传输方面，而对于媒体信息理解的研究并不充分。 与人工智能技术结合，开展媒体理解和推理研究将改变这种现状。 另一方面，多通道人机交互研究的兴起，将进一步提高计算机的信 息识别、理解能力，提高人机交互的效率和用户友好性，将人机交 互技术和用户界面设计引向更高境界。
人机交互技术的发展。作为信息技术的重要内容，人机交互技术比
计算机硬件和软件技术的发展要滞后许多，已成为人类运用信息技 术深入探索和认识客观世界的瓶颈。因此，人机交互技术已成为21 世纪信息领域亟需解决的重大课题，引起了世界许多国家的高度重 视。
人机交互技术编写组 2
在美国21世纪信息技术计划中，将软件、人机交互、网络、高性 能计算列为基础研究内容。美国国防关键技术计划也把人机交互列 为软件技术发展的重要内容之一。 我国“973”计划项目“虚拟现实的基础理论、算法及其实现” 中，将虚拟环境的真实感知与自然交互理论与方法作为信息技术中 需要解决的关键科学问题。
人机交互技术编写组 8
1.2.2人机工程学
人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关知识，研究人 、机器、环境相互间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地 工作，从而提高整个系统工效的新兴边缘科学。在人机界面学处于 初创和奠基阶段的时候，人机工程学是最活跃、最主要的分支，曾
经对人机界面学的发展做出过很大的贡献。经典的人机工程学称为
动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。
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人机交互技术编写组
1.3人机交互的研究内容
人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建模、设计、评估等理
论和方法以及在 Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究与开
发，主要包括： 1. 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology） 一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人 机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人 机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究内容之 一。
人机交互技术编写组 18
4. 认知与智能用户界面（Recognition and Intelligent User Interface） 智能用户界面（Intelligent User Interface ， IUI ）的最终目 标是使人机交互和人－人交互一样自然、方便。上下文感知、眼动
跟踪、手势识别、三维输入、语音识别、表情识别、手写识别、自
第1章 绪论
主要介绍以下几个方面的内容：
l l l l 人机交互的概念 人机交互与其他相关学科的关系 人机交互的研究内容 人机交互的发展历史及趋势
1
人机交互技术编写组
1.1 什么是人机交互
信息技术的高速发展对人类生产、生活带来了广泛而深刻的影 响。“上网冲浪”、“数码相机”、PDA、“优盘”、“彩屏手 机”、“蓝牙技术”等新产品、新概念层出不穷，不断冲击着人们 的视听。这些高科技成果为人们带来便捷、快乐的同时，也促进着
然语言理解等都是认知与智能用户界面需要解决的重要问题。
5. 虚拟环境（Virtual Environment）中的人机交互
“以人为本”的、自然和谐的人机交互理论和方法是虚拟现实的 主要研究内容之一。通过研究视觉、听觉、触觉等多通道信息融合 的理论和方法、协同交互技术以及三维交互技术等，建立具有高度 真实感的虚拟环境，使人产生“身临其境”的感觉。
体系统则侧重于信息的表现，表现为在计算机的控制下产生、操纵
、表现、存储和传送—些独立的信息，这些信息至少是通过一种连 续或离散媒体进行编码的。
人机交互技术编写组
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1.2.4虚拟现实技术
虚拟现实（ Virtual Reality ，VR ）就是借助于计算机技术及硬
件设备，建立高度真实感的虚拟环境，使人们通过视觉、听觉、触
觉、味觉、嗅觉等感官在其中看、听、触、闻起来像真实的，以产 生身临其境的感觉的一种技术。虚拟现实技术有别于其他计算机应 用技术的三个鲜明特征：真实感、沉浸感和交互性。其中，自然和 谐的交互方式是虚拟现实技术的一个重要研究内容，其目的是使人 能以声音、动作、表情等自然方式与虚拟世界中的对象进行交互。
人机交互技术编写组
人机交互技术编写组
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1.4人机交互的发展历史及趋势
1.4.1发展历史 作为计算机系统的一个重要组成部分，人机交互一直伴随着计算 机的发展而发展。人机交互的发展过程，也是人适应计算机到计算
机不断地适应人的发展过程。它经历了几个阶段：
1． 语言命令交互阶段
计算机语言经历了由最初的机器语言，而后是汇编语言，直至高
14
目前，人们除了致力于研究开发友好的用户界面，还发明了大 量的三维交互设备，如立体眼镜、WorkBench、头盔式显示器、洞
穴式立体显示器（CAVE）、墙式大屏幕立体显示器、数据服装、
位置跟踪器、眼动跟踪器、触觉和力反馈装置、三维扫描设备、三 维鼠标、三维跟踪球、三维游戏杆、数据手套等。 虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并 不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、绘制等技术，也是虚拟现 实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的 契机和媒介，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移
一般的，多媒体技术是指将正文、声音、图形、静止图像、动 态图像等与计算集成在一起的技术。多媒体技术通过引入动画、音 频、视频等动态媒体，大大丰富了计算机表现信息的形式，拓宽了 计算机输出的带宽，提高了用户接受信息的效率，使人们可以得到
更直观的信息，从而简化了用户的操作，扩展了应用范围。
多媒体信息在人机交互中的巨大潜力主要在于它能提高人对信息 表现形式的选择和控制能力，同时也能提高信息表现形式与人的逻 辑和创造能力的结合程度，在串行、符号信息以及并行、联想信息 方面扩展人的信息处理能力。多媒体信息比单一媒体信息对人具有
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图1-2 人机交互三元素
人机交互技术编写组
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2.可用性分析与评估（Usability and Evaluation） 可用性是人机交互系统的重要内容，它关系到人机交互能否达到 用户期待的目标，以及实现这一目标的效率与便捷性。人机交互系
统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持8. 群件（Groupware） 群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉 及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化 与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相 关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享 信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现 方法等内容。
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主要解决有关人类思维与信息处理的有关问题，包括设计理论 、标准化、增强软件的可用性的方法等，使软件（计算机）与人的 对话能够满足人的思维模式与数据处理的要求，实现软件的高可用
性。同认知心理学一样，人机工程学也是人机交互技术的重要理论
基础。
人机交互技术编写组
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1.2.3多媒体技术
级语言的发展过程。这个过程也可以看作早期的人机交互的一个发 展过程。
人机交互技术编写组 22
机交互的原理。该领域研究包括如何通过视觉、听觉等接受和理解
来自周围环境的信息的感知过程，以及通过人脑进行记忆、思维、 推理、学习和解决问题等人的心理活动的认识过程。其中人脑的认 知模型——神经元网络及其模型，已经成为新一代计算机、人工智 能等领域中最热门的研究课题之一。认知心理学在人机界面设计方
面具有非常重要作用，是人机交互技术的重要理论基础。
可用性的评估方法等。 3. 多通道交互技术（Multi-Modal） 在多通道交互中，用户可以使用语音、手势、眼神、表情等自然 的交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互主要研究多通道交 互界面的表示模型、多通道交互界面的评估方法以及多通道信息的 融合等。其中，多通道整合是多通道用户界面研究的重点和难点。
交叉和渗透，其关系如图1-1所示。
人机交互技术编写组
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多媒体技术
虚拟现实技术
人机交互技术
认知心理学
人机工程学
图1-1 人机交互与其他相关学科的关系
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1.2.1认知心理学
认知心理学（ Cognitive Psychology ）是 20世纪 50 年代中期在 西方兴起的一种心理学思潮，在20世纪70年代成为西方心理学的一 个主要研究方向。它研究人的高级心理过程，主要是认识过程，如 注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等，从心理学的观点研究人
理论和原理，对软件人机界面进行分析、描述、设计和评估等。
多通道和多媒体都蕴含了多种通信通道的使用，区别在于系统
内部信息所处的抽象层次的不同。多通道系统力求对语义的理解。
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它对用户的原始输入在较高的层次上进行解释、分析和综合， 提取语义内容，达到对用户的某种理解。然后，从较高的表现层次 上传达给用户最恰当的反馈，它侧重于信息的理解和解释。而多媒
Computing ）等对人机交互技术提出了更高的要求，面向移动应用
的界面设计问题已成为人机交互技术研究的一个重要应用领域。针 对移动设备的便携性、位置不固定性和计算能力有限性以及无线网 络的低带宽高延迟等诸多的限制，研究移动界面的设计方法，移动 界面可用性与评估原则，移动界面导航技术，以及移动界面的实现 技术和开发工具，是当前的人机交互技术的研究热点之一。
更大的吸引力，有利于人对信息的主动探索而不是被动接受。
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另外，由于多媒体所带来的信息冗余性，重复使用别的媒体或
并行使用多种媒体可消除人机通信过程中的多义性及噪声。多媒体
技术丰富了信息的表现形式，不过目前多媒体技术的研究基本上限 于信息的存储和传输方面，而对于媒体信息理解的研究并不充分。 与人工智能技术结合，开展媒体理解和推理研究将改变这种现状。 另一方面，多通道人机交互研究的兴起，将进一步提高计算机的信 息识别、理解能力，提高人机交互的效率和用户友好性，将人机交 互技术和用户界面设计引向更高境界。
人机交互技术的发展。作为信息技术的重要内容，人机交互技术比
计算机硬件和软件技术的发展要滞后许多，已成为人类运用信息技 术深入探索和认识客观世界的瓶颈。因此，人机交互技术已成为21 世纪信息领域亟需解决的重大课题，引起了世界许多国家的高度重 视。
人机交互技术编写组 2
在美国21世纪信息技术计划中，将软件、人机交互、网络、高性 能计算列为基础研究内容。美国国防关键技术计划也把人机交互列 为软件技术发展的重要内容之一。 我国“973”计划项目“虚拟现实的基础理论、算法及其实现” 中，将虚拟环境的真实感知与自然交互理论与方法作为信息技术中 需要解决的关键科学问题。
人机交互技术编写组 8
1.2.2人机工程学
人机工程学是运用生理学、心理学和医学等有关知识，研究人 、机器、环境相互间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地 工作，从而提高整个系统工效的新兴边缘科学。在人机界面学处于 初创和奠基阶段的时候，人机工程学是最活跃、最主要的分支，曾
经对人机界面学的发展做出过很大的贡献。经典的人机工程学称为
动设备，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。
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人机交互技术编写组
1.3人机交互的研究内容
人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建模、设计、评估等理
论和方法以及在 Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究与开
发，主要包括： 1. 人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology） 一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人 机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人 机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究内容之 一。
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4. 认知与智能用户界面（Recognition and Intelligent User Interface） 智能用户界面（Intelligent User Interface ， IUI ）的最终目 标是使人机交互和人－人交互一样自然、方便。上下文感知、眼动
跟踪、手势识别、三维输入、语音识别、表情识别、手写识别、自
第1章 绪论
主要介绍以下几个方面的内容：
l l l l 人机交互的概念 人机交互与其他相关学科的关系 人机交互的研究内容 人机交互的发展历史及趋势
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1.1 什么是人机交互
信息技术的高速发展对人类生产、生活带来了广泛而深刻的影 响。“上网冲浪”、“数码相机”、PDA、“优盘”、“彩屏手 机”、“蓝牙技术”等新产品、新概念层出不穷，不断冲击着人们 的视听。这些高科技成果为人们带来便捷、快乐的同时，也促进着
然语言理解等都是认知与智能用户界面需要解决的重要问题。
5. 虚拟环境（Virtual Environment）中的人机交互
“以人为本”的、自然和谐的人机交互理论和方法是虚拟现实的 主要研究内容之一。通过研究视觉、听觉、触觉等多通道信息融合 的理论和方法、协同交互技术以及三维交互技术等，建立具有高度 真实感的虚拟环境，使人产生“身临其境”的感觉。
体系统则侧重于信息的表现，表现为在计算机的控制下产生、操纵
、表现、存储和传送—些独立的信息，这些信息至少是通过一种连 续或离散媒体进行编码的。
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1.2.4虚拟现实技术
虚拟现实（ Virtual Reality ，VR ）就是借助于计算机技术及硬
件设备，建立高度真实感的虚拟环境，使人们通过视觉、听觉、触
觉、味觉、嗅觉等感官在其中看、听、触、闻起来像真实的，以产 生身临其境的感觉的一种技术。虚拟现实技术有别于其他计算机应 用技术的三个鲜明特征：真实感、沉浸感和交互性。其中，自然和 谐的交互方式是虚拟现实技术的一个重要研究内容，其目的是使人 能以声音、动作、表情等自然方式与虚拟世界中的对象进行交互。
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1.4人机交互的发展历史及趋势
1.4.1发展历史 作为计算机系统的一个重要组成部分，人机交互一直伴随着计算 机的发展而发展。人机交互的发展过程，也是人适应计算机到计算
机不断地适应人的发展过程。它经历了几个阶段：
1． 语言命令交互阶段
计算机语言经历了由最初的机器语言，而后是汇编语言，直至高
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目前，人们除了致力于研究开发友好的用户界面，还发明了大 量的三维交互设备，如立体眼镜、WorkBench、头盔式显示器、洞
穴式立体显示器（CAVE）、墙式大屏幕立体显示器、数据服装、
位置跟踪器、眼动跟踪器、触觉和力反馈装置、三维扫描设备、三 维鼠标、三维跟踪球、三维游戏杆、数据手套等。 虚拟现实中的交互是虚拟现实核心研究内容之一，但人机交互并 不是虚拟现实的全部，复杂场景的建模、绘制等技术，也是虚拟现 实非常重要的研究内容。虚拟现实为人机交互的研究提供了很好的 契机和媒介，但并不是唯一的媒介，手机、PDA、笔记本电脑等移
一般的，多媒体技术是指将正文、声音、图形、静止图像、动 态图像等与计算集成在一起的技术。多媒体技术通过引入动画、音 频、视频等动态媒体，大大丰富了计算机表现信息的形式，拓宽了 计算机输出的带宽，提高了用户接受信息的效率，使人们可以得到
更直观的信息，从而简化了用户的操作，扩展了应用范围。
多媒体信息在人机交互中的巨大潜力主要在于它能提高人对信息 表现形式的选择和控制能力，同时也能提高信息表现形式与人的逻 辑和创造能力的结合程度，在串行、符号信息以及并行、联想信息 方面扩展人的信息处理能力。多媒体信息比单一媒体信息对人具有
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图1-2 人机交互三元素
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2.可用性分析与评估（Usability and Evaluation） 可用性是人机交互系统的重要内容，它关系到人机交互能否达到 用户期待的目标，以及实现这一目标的效率与便捷性。人机交互系
统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持8. 群件（Groupware） 群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境，主要涉 及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化 与协调，以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相 关的研究主要包括：群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享 信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现 方法等内容。
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主要解决有关人类思维与信息处理的有关问题，包括设计理论 、标准化、增强软件的可用性的方法等，使软件（计算机）与人的 对话能够满足人的思维模式与数据处理的要求，实现软件的高可用
性。同认知心理学一样，人机工程学也是人机交互技术的重要理论
基础。
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1.2.3多媒体技术
级语言的发展过程。这个过程也可以看作早期的人机交互的一个发 展过程。
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机交互的原理。该领域研究包括如何通过视觉、听觉等接受和理解
来自周围环境的信息的感知过程，以及通过人脑进行记忆、思维、 推理、学习和解决问题等人的心理活动的认识过程。其中人脑的认 知模型——神经元网络及其模型，已经成为新一代计算机、人工智 能等领域中最热门的研究课题之一。认知心理学在人机界面设计方
面具有非常重要作用，是人机交互技术的重要理论基础。
可用性的评估方法等。 3. 多通道交互技术（Multi-Modal） 在多通道交互中，用户可以使用语音、手势、眼神、表情等自然 的交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互主要研究多通道交 互界面的表示模型、多通道交互界面的评估方法以及多通道信息的 融合等。其中，多通道整合是多通道用户界面研究的重点和难点。
交叉和渗透，其关系如图1-1所示。
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多媒体技术
虚拟现实技术
人机交互技术
认知心理学
人机工程学
图1-1 人机交互与其他相关学科的关系
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1.2.1认知心理学
认知心理学（ Cognitive Psychology ）是 20世纪 50 年代中期在 西方兴起的一种心理学思潮，在20世纪70年代成为西方心理学的一 个主要研究方向。它研究人的高级心理过程，主要是认识过程，如 注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等，从心理学的观点研究人